JP2018149559A - Flux composition and solder paste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラックス組成物及びソルダペーストに関する。 The present invention relates to a flux composition and a solder paste.
プリント配線板やシリコンウエハといった基板上に形成される電子回路に電子部品を接合する方法としては、はんだ合金を用いたはんだ接合方法が挙げられる。そしてこの際、はんだ合金や基板上の金属酸化物の除去、並びにはんだ合金の表面張力の低下によるぬれ性の向上を目的として、はんだ合金と共にフラックス組成物を用いることが一般的である。 As a method for joining an electronic component to an electronic circuit formed on a substrate such as a printed wiring board or a silicon wafer, a solder joining method using a solder alloy can be mentioned. At this time, a flux composition is generally used together with the solder alloy for the purpose of removing the solder alloy and the metal oxide on the substrate and improving the wettability due to a decrease in the surface tension of the solder alloy.
ここで、はんだ合金には鉛を使用するのが一般的であった。しかし環境負荷の観点からRoHS指令等によって鉛の使用が制限されたため、近年では鉛を含有しない、所謂鉛フリーはんだ合金を使用することが一般的になりつつある。そしてこのような鉛フリーはんだ合金としては一般的にSn−3Ag−0.5Cuはんだ合金が多く使用されている。 Here, it is common to use lead as a solder alloy. However, since the use of lead is restricted by the RoHS directive or the like from the viewpoint of environmental load, it is becoming common to use a so-called lead-free solder alloy that does not contain lead in recent years. As such a lead-free solder alloy, Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy is generally used in many cases.
Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金は、鉛を含有していないことから鉛含有はんだ合金よりも溶融温度(固相線温度・液相線温度)が高く、そのため鉛含有はんだ合金よりもぬれ性が悪い。このぬれ性を向上するためにフラックス組成物に配合する活性剤を増量したり、高耐熱性の活性剤を使用する方法も存在するが、使用する活性剤の増量は、特にフラックス組成物とはんだ合金の粉末を使用するソルダペーストにおいてステンシルライフの短縮及び保管期間の低下を招く虞がある。 Since Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy does not contain lead, it has a higher melting temperature (solidus temperature / liquidus temperature) than lead-containing solder alloy, and therefore wettability than lead-containing solder alloy. Is bad. In order to improve the wettability, there are methods for increasing the amount of the active agent blended in the flux composition or using a high heat-resistant active agent. In a solder paste using an alloy powder, the stencil life may be shortened and the storage period may be shortened.
またフラックス組成物は、基板上への電子部品の実装時にはんだ接合部やその近傍、例えば基板上や電子部品の端子・リードフレーム等に付着し、フラックス残さとして実装後も基板上に残存する。このフラックス残さについては、はんだ付け後に基板を洗浄してこれを取り除く洗浄方式と、洗浄しないまま残す無洗浄方式とが存在する。この無洗浄方式は洗浄工程を省略できる点では好ましい。 Further, the flux composition adheres to the solder joint portion or the vicinity thereof, for example, on the substrate or the terminal / lead frame of the electronic component when the electronic component is mounted on the substrate, and remains on the substrate after mounting as a flux residue. As for the flux residue, there are a cleaning method for cleaning the substrate after soldering and removing it, and a non-cleaning method for leaving it uncleaned. This non-cleaning method is preferable in that the cleaning step can be omitted.
しかし残存したフラックス残さは基板の腐食、マイグレーション等の原因となり易い。特にフラックス組成物にハロゲン系活性剤を配合する場合、フラックス残さにハロゲンなどの陰イオン成分が残存し易いため、このようなフラックス残さを有する基板を組み込んだ電子機器は、その長期間の使用により導体金属におけるイオンマイグレーションの発生を加速し、当該基板の配線間の絶縁不良を引き起こす危険性が高くなる。 However, the remaining flux residue tends to cause corrosion, migration, etc. of the substrate. In particular, when a halogen-based activator is blended in the flux composition, anionic components such as halogens are likely to remain in the flux residue. Therefore, an electronic device incorporating a substrate having such a flux residue can be used for a long time. The occurrence of ion migration in the conductor metal is accelerated, and the risk of causing insulation failure between the wirings of the substrate increases.
フラックス残さの絶縁特性を改善し、イオンマイグレーションの発生を抑制するため、例えばハロゲン捕捉剤を配合してフラックス中に浮遊する余剰なハロゲンイオンを捕捉させることで電子部品のはんだ付け後に基板上に存在するハロゲンイオンをなくすことのできるフラックス及びクリーム半田(特許文献1参照)や、活性剤に含まれるハロゲンや銅等のイオンを捕捉する無機イオン交換体を配合することで、ハロゲン等のイオンに起因するイオンマイグレーションを防止するフラックス及びクリームはんだ(特許文献2参照)が開示されている。 In order to improve the insulating properties of the flux residue and suppress the occurrence of ion migration, for example, a halogen scavenger is added to trap excess halogen ions floating in the flux, so that they exist on the board after soldering of electronic components. It can be attributed to ions such as halogen by adding flux and cream solder (see Patent Document 1) that can eliminate halogen ions to be generated, and inorganic ion exchangers that trap ions such as halogen and copper contained in the activator. Flux and cream solder for preventing ion migration (see Patent Document 2) are disclosed.
しかしながら、これらに開示されるハロゲン捕捉剤及び無機イオン交換体はビスマス系、マグネシウム系、アルミニウム系、ジルコニウム系、スズ系、アンチモン系、チタン系、ビスマス系等の無機フィラーである。
ここで、無機フィラーを配合したフラックスをクリーム半田やソルダペースト等に使用すると、はんだ合金のぬれ性を低下させたり、形成されるはんだ接合部にボイドが発生し易いという背反特性がある。そのため、特許文献1及び2に開示されるフラックス及びクリーム半田(クリームはんだ)は、フラックス残さの絶縁特性は改善されるものの、はんだ合金のぬれ性が劣る、形成されるはんだ接合部にボイドが発生し易い等の問題が起こり得る。
However, the halogen scavengers and inorganic ion exchangers disclosed in these are inorganic fillers such as bismuth, magnesium, aluminum, zirconium, tin, antimony, titanium, and bismuth.
Here, when the flux which mix | blended the inorganic filler is used for cream solder, solder paste, etc., there exists a contradiction characteristic that the wettability of a solder alloy falls or a void tends to generate | occur | produce in the solder joint part formed. Therefore, the flux and cream solder (cream solder) disclosed in Patent Documents 1 and 2 improve the insulation properties of the flux residue, but have poor solder alloy wettability, and voids are formed in the formed solder joints. Problems such as being easy to do.
従って、フラックス組成物におけるはんだ合金のぬれ性及びステンシルライフ、印刷性といったソルダペーストにおけるリフロー特性と絶縁特性の両立は、フラックス組成物やソルダペーストにおける重要な項目となっており、特に高い信頼性が要求される車載用電子機器のような電子機器においてはその要望が今後ますます大きくなることが予想される。 Therefore, the compatibility between the solder flow reflow characteristics and the insulation characteristics such as solder alloy wettability, stencil life, and printability in the flux composition is an important item in the flux composition and solder paste, and has particularly high reliability. The demand for electronic devices such as in-vehicle electronic devices is expected to increase in the future.
本発明は上記課題を解決するものであり、はんだ合金の良好なぬれ性、並びにステンシルライフ、印刷性及びはんだ接合部のボイド抑制といったソルダペーストにおける良好なリフロー特性と、基板におけるイオンマイグレーションや配線間の絶縁不良の抑制(良好な絶縁特性)を両立することのできるフラックス組成物及びソルダペーストを提供することをその目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems. Good solder alloy wettability, stencil life, good reflow characteristics in solder paste such as printability and solder joint void suppression, and ion migration and inter-wiring between substrates It is an object of the present invention to provide a flux composition and a solder paste that can achieve both suppression of poor insulation (good insulation characteristics).
上記目的を達成するために、本発明に係るフラックス組成物及びソルダペーストは、以下の構成を有する。 In order to achieve the above object, a flux composition and a solder paste according to the present invention have the following configurations.
(1)本発明に係るフラックス組成物は、(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤と、(E)インジウム錯体とを含むことをその特徴とする。 (1) The flux composition according to the present invention includes (A) a base resin, (B) an activator, (C) a thixotropic agent, (D) a solvent, and (E) an indium complex. Features.
(2)上記(1)に記載の構成にあって、前記インジウム錯体(E)の配合量はフラックス組成物全量に対して0.1質量%以上1質量%以下であることをその特徴とする。 (2) In the configuration described in (1) above, the amount of the indium complex (E) is 0.1% by mass or more and 1% by mass or less based on the total amount of the flux composition. .
(3)上記(1)または(2)に記載の構成にあって、前記インジウム錯体(E)はインジウムイオンに配位子となる有機化合物を使用して塩類として生成される錯体化合物であり、前記有機化合物はアセチルアセトン等のβ―ジカルボニル化合物類;エチレンジアミン、ピリジン、ポルフィリン等のアミン類;イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン二プロピオン酸、エチレンジアミン二酢酸、ジアミノプロパノール四酢酸、ヘキサメチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ジアミノプロパン四酢酸、ニトリロ三プロピオン酸、エチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸等のアミノカルボン酸類;ニトリロトリスメチレンホスホン酸等のホスホン酸類;ステアリン酸、パルミチン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、2−エチルヘキサン酸等の飽和脂肪族カルボン酸類;オレイン酸、リノール酸などの不飽和脂肪族カルボン酸類;安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸類の少なくとも1種であることをその特徴とする。 (3) In the configuration described in the above (1) or (2), the indium complex (E) is a complex compound generated as a salt using an organic compound serving as a ligand for indium ions, The organic compounds are β-dicarbonyl compounds such as acetylacetone; amines such as ethylenediamine, pyridine and porphyrin; iminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, 1,2- Diaminocyclohexanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, N, N-bis (2-hydroxybenzyl) ethylenediaminediacetic acid, ethylenediaminedipropionic acid, ethylenediaminediacetic acid, diaminopropanoltetraacetic acid, hexamethylenediaminetetraacetic acid, hydroxyethyliminodi vinegar Aminocarboxylic acids such as diaminopropanetetraacetic acid, nitrilotripropionic acid, ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid; phosphonic acids such as nitrilotrismethylenephosphonic acid; stearic acid, palmitic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, Saturated aliphatic carboxylic acids such as caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, margaric acid and 2-ethylhexanoic acid; unsaturated aliphatic carboxylic acids such as oleic acid and linoleic acid It is characterized by being at least one of aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid.
(4)本発明に係るソルダペーストは、上記(1)から(3)のいずれか1に記載のフラックス組成物と鉛フリーはんだ合金とを含むことをその特徴とする。 (4) The solder paste according to the present invention includes the flux composition according to any one of (1) to (3) and a lead-free solder alloy.
本発明のフラックス組成物及びソルダペーストは、はんだ合金の良好なぬれ性、並びにステンシルライフ、印刷性及びはんだ接合部のボイド抑制といったソルダペーストにおける良好なリフロー特性と、基板におけるイオンマイグレーションや配線間の絶縁不良の抑制(良好な絶縁特性)を両立することができる。 The flux composition and the solder paste of the present invention have good reflow characteristics in the solder paste such as good wettability of the solder alloy, stencil life, printability, and void suppression of the solder joint, and ion migration and inter-wiring between the substrates. It is possible to achieve both suppression of insulation failure (good insulation characteristics).
以下、本発明のフラックス組成物及びソルダペーストの一実施形態を詳述する。なお、本発明が以下の実施形態に限定されるものではないことはもとよりである。 Hereinafter, one embodiment of the flux composition and solder paste of the present invention is described in detail. Of course, the present invention is not limited to the following embodiments.
(1)フラックス組成物
本実施形態に係るフラックス組成物は、(A)ベース樹脂と、(B)活性剤と、(C)チキソ剤と、(D)溶剤と、(E)インジウム錯体とを含む。
(1) Flux composition The flux composition according to this embodiment comprises (A) a base resin, (B) an activator, (C) a thixotropic agent, (D) a solvent, and (E) an indium complex. Including.
(A)ベース樹脂
前記ベース樹脂(A)としては、例えば(A−1)ロジン系樹脂を用いることが好ましい。
(A) Base resin As the base resin (A), for example, (A-1) a rosin resin is preferably used.
前記ロジン系樹脂(A−1)としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン;ロジンを重合化、水添化、不均一化、アクリル化、マレイン化、エステル化若しくはフェノール付加反応等を行ったロジン誘導体;これらロジンまたはロジン誘導体と不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸等)とをディールス・アルダー反応させて得られる変性ロジン樹脂等が挙げられる。これらの中でも特に変性ロジン樹脂が好ましく用いられ、アクリル酸を反応させて水素添加した水添アクリル酸変性ロジン系樹脂が特に好ましく用いられる。なおこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。 Examples of the rosin resin (A-1) include rosins such as tall oil rosin, gum rosin, and wood rosin; polymerization, hydrogenation, heterogeneity, acrylation, maleation, esterification, or phenol addition reaction of rosin. And a modified rosin resin obtained by subjecting these rosin or rosin derivative and an unsaturated carboxylic acid (acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, etc.) to a Diels-Alder reaction. Among these, a modified rosin resin is particularly preferably used, and a hydrogenated acrylic acid-modified rosin resin obtained by reacting and hydrogenating acrylic acid is particularly preferably used. In addition, you may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
なお前記ロジン系樹脂(A−1)の酸価は140mgKOH/gから350mgKOH/gであることが好ましく、その重量平均分子量は200Mwから1,000Mwであることが好ましい。 The acid value of the rosin resin (A-1) is preferably 140 mgKOH / g to 350 mgKOH / g, and its weight average molecular weight is preferably 200 Mw to 1,000 Mw.
また前記ベース樹脂(A)としては、前記ロジン系樹脂(A−1)以外に合成樹脂(A−2)を用いることもできる。
当該合成樹脂(A−2)としては、例えばアクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂、ポリアルキレンカーボネート及びカルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物が挙げられる。なおこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。これらの中でも特にアクリル樹脂が好ましく用いられる。
In addition to the rosin resin (A-1), a synthetic resin (A-2) can also be used as the base resin (A).
Examples of the synthetic resin (A-2) include acrylic resins, styrene-maleic acid resins, epoxy resins, urethane resins, polyester resins, phenoxy resins, terpene resins, polyalkylene carbonates, rosin resins having carboxyl groups, and dimer acids. Derivative compounds formed by dehydration condensation with a derivative flexible alcohol compound are exemplified. In addition, you may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types. Among these, an acrylic resin is particularly preferably used.
前記アクリル樹脂は、例えば炭素数1から20のアルキル基を有する(メタ)アクリレートを単重合、または当該アクリレートを主成分とするモノマーを共重合することにより得られる。このようなアクリル樹脂の中でも、特にメタクリル酸と炭素鎖が直鎖状である炭素数2から20の飽和アルキル基を2つ有するモノマーを含むモノマー類とを重合して得られるアクリル樹脂が好ましく用いられる。なお当該アクリル樹脂は、1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。 The acrylic resin can be obtained by, for example, homopolymerizing (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or copolymerizing a monomer having the acrylate as a main component. Among such acrylic resins, acrylic resins obtained by polymerizing methacrylic acid and monomers containing two saturated alkyl groups having 2 to 20 carbon atoms in which the carbon chain is linear are preferably used. It is done. In addition, you may use the said acrylic resin individually by 1 type or in mixture of multiple types.
前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物(以下、「ロジン誘導体化合物」という。)について、先ずカルボキシル基を有するロジン系樹脂としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン;水添ロジン、重合ロジン、不均一化ロジン、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン等のロジン誘導体等が挙げられ、これら以外にもカルボキシル基を有するロジンであれば使用することができる。またこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
次に前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物としては、例えばダイマージオール、ポリエステルポリオール、ポリエステルダイマージオールのようなダイマー酸から誘導される化合物であって、その末端にアルコール基を有するもの等が挙げられ、例えばPRIPOL2033、PRIPLAST3197、PRIPLAST1838(以上、クローダジャパン(株)製)等を用いることができる。
前記ロジン誘導体化合物は、前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂と前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合することにより得られる。この脱水縮合の方法としては一般的に用いられる方法を使用することができる。また、前記カルボキシル基を有するロジン系樹脂と前記ダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合する際の好ましい重量比率は、それぞれ25:75から75:25である。
Regarding a derivative compound obtained by dehydrating and condensing the rosin resin having a carboxyl group and a dimer acid derivative flexible alcohol compound (hereinafter referred to as “rosin derivative compound”), as the rosin resin having a carboxyl group, for example, Rosin such as tall oil rosin, gum rosin, wood rosin; hydrogenated rosin, polymerized rosin, heterogeneous rosin, acrylic acid modified rosin, rosin derivatives such as maleic acid modified rosin, etc. Can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
Next, examples of the dimer acid derivative flexible alcohol compound include compounds derived from dimer acid such as dimer diol, polyester polyol, and polyester dimer diol, and those having an alcohol group at the terminal thereof. For example, PRIPOL 2033, PRIPLAST 3197, PRIPLAST 1838 (manufactured by Croda Japan Co., Ltd.) and the like can be used.
The rosin derivative compound is obtained by dehydrating and condensing the rosin resin having a carboxyl group and the dimer acid derivative flexible alcohol compound. As the dehydration condensation method, a generally used method can be used. In addition, a preferred weight ratio when dehydrating and condensing the rosin resin having a carboxyl group and the dimer acid derivative flexible alcohol compound is 25:75 to 75:25, respectively.
前記合成樹脂(A−2)の酸価は0mgKOH/gから150mgKOH/gであることが好ましく、その重量平均分子量は1,000Mwから30,000Mwであることが好ましい。 The acid value of the synthetic resin (A-2) is preferably 0 mgKOH / g to 150 mgKOH / g, and its weight average molecular weight is preferably 1,000 Mw to 30,000 Mw.
また前記ベース樹脂(A)の配合量は、フラックス組成物全量に対して10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。 Further, the blending amount of the base resin (A) is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 30% by mass or more and 55% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.
前記ロジン系樹脂(A−1)を単独で用いる場合、その配合量はフラックス組成物全量に対して20質量%以上60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることが更に好ましい。ロジン系樹脂(A−1)の配合量をこの範囲とすることで、フラックス残さが良好な絶縁特性を発揮し得ることができる。 When the rosin resin (A-1) is used alone, the blending amount is preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less, and 30% by mass or more and 55% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition. More preferably. By setting the blending amount of the rosin-based resin (A-1) within this range, the flux residue can exhibit good insulation characteristics.
また前記合成樹脂(A−2)を単独で用いる場合、その配合量はフラックス組成物全量に対して10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。 Moreover, when using the said synthetic resin (A-2) independently, it is preferable that the compounding quantity is 10 to 60 mass% with respect to the flux composition whole quantity, and is 30 to 55 mass%. It is more preferable.
更に前記ロジン系樹脂(A−1)と前記合成樹脂(A−2)とを併用する場合、その配合比率は20:80から50:50であることが好ましく、25:75から40:60であることがより好ましい。 Further, when the rosin resin (A-1) and the synthetic resin (A-2) are used in combination, the blending ratio is preferably 20:80 to 50:50, and 25:75 to 40:60. More preferably.
なお前記ベース樹脂(A)としては、前記ロジン系樹脂(A−1)単体を使用、若しくは前記ロジン系樹脂(A−1)と前記合成樹脂(A−2)を併用することが好ましく、このようなベース樹脂(A)とすることにより、フラックス残さの初期絶縁抵抗のみならず、経時的絶縁抵抗をも良好に保つことができる。 As the base resin (A), it is preferable to use the rosin resin (A-1) alone or to use the rosin resin (A-1) and the synthetic resin (A-2) together. By using such a base resin (A), not only the initial insulation resistance of the flux residue but also the temporal insulation resistance can be kept good.
(B)活性剤
前記活性剤(B)としては、例えばカルボン酸類、ハロゲンを含む化合物等が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
(B) Activator Examples of the activator (B) include carboxylic acids and halogen-containing compounds. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
前記カルボン酸類としては、例えばモノカルボン酸、ジカルボン酸等並びにその他の有機酸が挙げられる。
前記モノカルボン酸としては、例えばプロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、グリコール酸等が挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、ジグリコール酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
また前記その他の有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、ピコリン酸、アントラニル酸等が挙げられる。
なおこれらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
また前記活性剤(B)として好ましいカルボン酸類は、1種単独で用いる場合にはピコリン酸が好ましく、複数種を混合して用いる場合にはピコリン酸、コハク酸及びスベリン酸の混合が好ましく用いられる(但し、他のカルボン酸類を更に混合してもよい)。またこの場合であっても前記ハロゲンを含む化合物等と混合して用いてよい。
Examples of the carboxylic acids include monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, and other organic acids.
Examples of the monocarboxylic acid include propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, tuberculostearic acid, arachidic acid , Behenic acid, lignoceric acid, glycolic acid and the like.
Dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, tartaric acid, diglycolic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid An acid etc. are mentioned.
Examples of the other organic acids include dimer acid, levulinic acid, lactic acid, acrylic acid, benzoic acid, salicylic acid, anisic acid, citric acid, picolinic acid, and anthranilic acid.
In addition, you may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The carboxylic acids preferable as the activator (B) are preferably picolinic acid when used alone, and preferably mixed with picolinic acid, succinic acid and suberic acid when used in combination. (However, other carboxylic acids may be further mixed). Even in this case, it may be used by mixing with the halogen-containing compound.
前記ハロゲンを含む化合物としては、例えば非解離性のハロゲン化化合物(非解離型活性剤)、解離性のハロゲン化化合物(解離型活性剤)が挙げられる。
前記非解離型活性剤としては、ハロゲン原子が共有結合により結合した非塩系の有機化合物が挙げられ、例えば塩素化物、臭素化物、ヨウ素化物、フッ化物のように塩素、臭素、ヨウ素、フッ素の各単独元素の共有結合による化合物でもよく、またこの4つの元素の任意の2つまたは全部のそれぞれの共有結合を有する化合物でもよい。当該化合物は水性溶媒に対する溶解性を向上させるために、例えばハロゲン化アルコールのように水酸基等の極性基を有することが好ましい。当該ハロゲン化アルコールとしては、例えば2,3−ジブロモプロパノール、2,3−ジブロモブタンジオール、1,4−ジブロモ−2−ブタノール、トリブロモネオペンチルアルコール等の臭素化アルコール;2−ブロモヘキサン酸等の臭化有機酸;1,3−ジクロロ−2−プロパノール、1,4−ジクロロ−2−ブタノール等の塩素化アルコール;3−フルオロカテコール等のフッ素化アルコール;その他のこれらに類する化合物が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
なお前記活性剤(B)として好ましいハロゲンを含む化合物は、1種単独で用いる場合には2−ブロモヘキサン酸が好ましく用いられる。但しこの場合であっても前記カルボン酸類等と混合して用いてよい。
Examples of the halogen-containing compound include a non-dissociable halogenated compound (non-dissociable activator) and a dissociable halogenated compound (dissociable activator).
Examples of the non-dissociative activator include non-salt organic compounds in which halogen atoms are covalently bonded. For example, chlorine, bromine, iodine, fluorine such as chlorinated compounds, brominated compounds, iodinated compounds, and fluorides. A compound having a covalent bond of each single element may be used, or a compound having a covalent bond of any two or all of these four elements may be used. In order to improve the solubility in an aqueous solvent, the compound preferably has a polar group such as a hydroxyl group such as a halogenated alcohol. Examples of the halogenated alcohol include brominated alcohols such as 2,3-dibromopropanol, 2,3-dibromobutanediol, 1,4-dibromo-2-butanol, and tribromoneopentyl alcohol; 2-bromohexanoic acid and the like Brominated organic acids; chlorinated alcohols such as 1,3-dichloro-2-propanol and 1,4-dichloro-2-butanol; fluorinated alcohols such as 3-fluorocatechol; and other similar compounds . You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
In addition, when the compound containing a halogen preferable as the activator (B) is used alone, 2-bromohexanoic acid is preferably used. However, even in this case, it may be used by mixing with the carboxylic acid or the like.
(C)チキソ剤
前記チキソ剤(C)としては、例えば水素添加ヒマシ油、脂肪酸アマイド類、飽和脂肪酸ビスアミド類、オキシ脂肪酸、ジベンジリデンソルビトール類が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記チキソ剤(C)の配合量は、フラックス組成物全量に対して2質量%以上15質量%以下であることが好ましく、2質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
なお前記チキソ剤(C)としては、1種単独で用いる場合には、脂肪酸アマイド類が好ましく用いられる。
(C) Thixotropic agent Examples of the thixotropic agent (C) include hydrogenated castor oil, fatty acid amides, saturated fatty acid bisamides, oxy fatty acids, and dibenzylidene sorbitols. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the thixotropic agent (C) is preferably 2% by mass or more and 15% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.
As the thixotropic agent (C), fatty acid amides are preferably used when used alone.
(D)溶剤
前記溶剤(D)としては、例えばイソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ヘキシルジグリコール、(2−エチルヘキシル)ジグリコール、フェニルグリコール、ブチルカルビトール、オクタンジオール、αテルピネオール、βテルピネオール、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリメリット酸トリス(2−エチルヘキシル)、セバシン酸ビスイソプロピル等が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記溶剤(D)の配合量は、フラックス組成物全量に対して20質量%以上50質量%以下であることが好ましく、25質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。
なお前記溶剤(D)としては、1種単独で用いる場合は、ヘキシルジグリコールが好ましく用いられる。
(D) Solvent Examples of the solvent (D) include isopropyl alcohol, ethanol, acetone, toluene, xylene, ethyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, hexyl diglycol, (2-ethylhexyl) diglycol, phenyl glycol, and butyl carbitol. , Octanediol, α-terpineol, β-terpineol, tetraethylene glycol dimethyl ether, trimellitic acid tris (2-ethylhexyl), bisisopropyl sebacate and the like. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the solvent (D) is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 25% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.
The solvent (D) is preferably hexyl diglycol when used alone.
(E)インジウム錯体
前記インジウム錯体(E)としては、インジウムイオンに配位子となる有機化合物を結合させたものが挙げられ、アセチルアセトンインジウムやトリスステアリン酸インジウム等の市販されているものも使用できるが、配位子となる有機化合物を使用して、塩類として前記インジウム錯体(E)を生成してもよい。
有機化合物を使用して塩類として前記インジウム錯体(E)を生成する場合の生成方法としては公知の方法を使用することができる。例えばアセチルアセトンを配位子としてインジウムイオンに結合させてアセチルアセトンインジウムを生成する場合、インジウム金属を塩素化した塩化インジウムをアセチルアセトン中で加熱してインジウム錯体を合成する。そして副生する塩酸を除去するために、上記インジウム錯体を含む溶液を酢酸エチル、ジエチルエーテル、ベンゼンまたはトルエン等の有機相と水相に分液した後、有機相に溶解したアセチルアセトンインジウムを濃縮及び凍結乾燥する方法を採り得る。
(E) Indium Complex Examples of the indium complex (E) include those obtained by binding an organic compound serving as a ligand to indium ions, and commercially available products such as indium acetylacetone and indium tristearate can also be used. However, the said indium complex (E) may be produced | generated as salts using the organic compound used as a ligand.
A known method can be used as a production method when the indium complex (E) is produced as a salt using an organic compound. For example, when acetylacetone is bonded to indium ions using acetylacetone as a ligand, indium chloride chlorinated indium metal is heated in acetylacetone to synthesize an indium complex. In order to remove the by-produced hydrochloric acid, the solution containing the indium complex is separated into an organic phase such as ethyl acetate, diethyl ether, benzene, or toluene and an aqueous phase, and then indium acetylacetone dissolved in the organic phase is concentrated and The method of freeze-drying can be taken.
前記有機化合物としては、アセチルアセトン等のβ―ジカルボニル化合物類;エチレンジアミン、ピリジン、ポルフィリン等のアミン類;イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン二プロピオン酸、エチレンジアミン二酢酸、ジアミノプロパノール四酢酸、ヘキサメチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ジアミノプロパン四酢酸、ニトリロ三プロピオン酸、エチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸等のアミノカルボン酸類;ニトリロトリスメチレンホスホン酸等のホスホン酸類;ステアリン酸、パルミチン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、2−エチルヘキサン酸等の飽和脂肪族カルボン酸類;オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪族カルボン酸類;安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸類が挙げられる。なお当該有機化合物は1種単独でまたは複数種を用いてもよい。 Examples of the organic compound include β-dicarbonyl compounds such as acetylacetone; amines such as ethylenediamine, pyridine, and porphyrin; iminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, 1, 2-diaminocyclohexanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, N, N-bis (2-hydroxybenzyl) ethylenediaminediacetic acid, ethylenediaminedipropionic acid, ethylenediaminediacetic acid, diaminopropanoltetraacetic acid, hexamethylenediaminetetraacetic acid, hydroxyethyl Aminocarboxylic acids such as iminodiacetic acid, diaminopropanetetraacetic acid, nitrilotripropionic acid, ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid; nitrilotrismethylenephosphonic acid, etc. Sphonic acids: stearic acid, palmitic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, margaric acid, 2-ethylhexanoic acid And saturated aliphatic carboxylic acids such as oleic acid and linoleic acid; and aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid. In addition, the said organic compound may use individually by 1 type or multiple types.
本実施形態に係るフラックス組成物は前記インジウム錯体(E)を含むことにより、これを用いて形成されるフラックス残さにおいてインジウム錯体(E)がイオン性物質を捕捉するため、その絶縁特性の低下を抑制し得る。
またこのようなフラックス組成物は、活性剤の配合量を増量等せずともはんだ合金のぬれ性を確保し得るため、ステンシルライフ、印刷性及びはんだ接合部のボイド抑制といったソルダペーストにおける良好なリフロー特性を発揮することができる。
更には、前記インジウム錯体(E)は、金属元素としてのインジウムよりもはんだ付け時における電子部品脇に発生するはんだボールの発生を抑制し得る。
Since the flux composition according to the present embodiment includes the indium complex (E), the indium complex (E) captures the ionic substance in the flux residue formed by using the indium complex (E). Can be suppressed.
In addition, since such a flux composition can ensure the wettability of the solder alloy without increasing the blending amount of the activator, etc., good reflow in solder paste such as stencil life, printability and suppression of voids in the solder joints. The characteristic can be exhibited.
Furthermore, the said indium complex (E) can suppress generation | occurrence | production of the solder ball | bowl generated on the electronic component side at the time of soldering rather than the indium as a metal element.
前記インジウム錯体(E)の配合量は、フラックス組成物全量に対して0.1質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以上0.7質量%以下であることがより好ましく、0.4質量%以上0.6質量%以下であることが更に好ましい。前記インジウム錯体(E)の配合量をこの範囲内とすることにより、上記絶縁特性低下の抑制効果とはんだ合金のぬれ性並びリフロー特性を更に向上することができる。
但し、前記インジウム錯体(E)の配合量がフラックス組成物全量に対して1質量%を超えると、形成するはんだ接合部にボイドが発生し易くなるため、好ましくない。
The compounding amount of the indium complex (E) is preferably 0.1% by mass or more and 1% by mass or less, and preferably 0.3% by mass or more and 0.7% by mass or less based on the total amount of the flux composition. More preferably, it is 0.4 mass% or more and 0.6 mass% or less. By controlling the blending amount of the indium complex (E) within this range, it is possible to further improve the effect of suppressing the deterioration of the insulation characteristics and the wettability and reflow characteristics of the solder alloy.
However, if the blending amount of the indium complex (E) exceeds 1% by mass with respect to the total amount of the flux composition, it is not preferable because voids are likely to be generated in the solder joint to be formed.
本実施形態に係るフラックス組成物には、使用するはんだ合金の酸化を抑える目的で酸化防止剤を配合することができる。この酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が挙げられる。その中でも特にヒンダードフェノール系酸化剤が好ましく用いられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記酸化防止剤の配合量は特に限定されないが、一般的にはフラックス組成物全量に対して0.5質量%以上5質量%程度以下であることが好ましい。
In the flux composition according to this embodiment, an antioxidant can be blended for the purpose of suppressing oxidation of the solder alloy to be used. Examples of the antioxidant include hindered phenolic antioxidants, phenolic antioxidants, bisphenolic antioxidants, and polymer-type antioxidants. Of these, hindered phenol-based oxidizing agents are particularly preferably used. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the antioxidant is not particularly limited, but generally it is preferably about 0.5% by mass or more and about 5% by mass or less based on the total amount of the flux composition.
本実施形態に係るフラックス組成物には、必要に応じて添加剤を配合することができる。前記添加剤としては、例えば消泡剤、界面活性剤、つや消し剤等が挙げられる。これらは1種単独でまたは複数種を混合して用いてもよい。
前記添加剤の配合量は、フラックス組成物全量に対して0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
An additive can be mix | blended with the flux composition which concerns on this embodiment as needed. Examples of the additive include an antifoaming agent, a surfactant, and a matting agent. You may use these individually by 1 type or in mixture of multiple types.
The blending amount of the additive is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the total amount of the flux composition.
(2)ソルダペースト
本実施形態のソルダペーストは、例えば前記フラックス組成物と、鉛フリーはんだ合金からなる合金粉末とを混合することにより得られる。
前記合金粉末とフラックス組成物との配合比率は、合金粉末:フラックス組成物の比率で65:35から95:5であることが好ましい。より好ましいその配合比率は85:15から93:7であり、特に好ましい配合比率は87:13から92:8である。
(2) Solder paste The solder paste of the present embodiment is obtained, for example, by mixing the flux composition and an alloy powder made of a lead-free solder alloy.
The blending ratio of the alloy powder and the flux composition is preferably 65:35 to 95: 5 in the ratio of alloy powder: flux composition. The more preferred blending ratio is 85:15 to 93: 7, and the particularly preferred blending ratio is 87:13 to 92: 8.
前記鉛フリーはんだ合金としては、例えばSnを母材とし、Ag、Cu、Bi、In、Sb、Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mo、P、Ga、Ge、Zn、Cd、Tl、Se、Au、Ti、Si、Al及びMgの少なくとも1種を含む鉛フリーはんだ合金が使用できる。これらの中でも特に、Snを90質量%以上含むSn−Ag−Cu系鉛フリーはんだ合金が好ましく用いられる。 Examples of the lead-free solder alloy include Sn as a base material, Ag, Cu, Bi, In, Sb, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Mo, P, Ga, Ge, Zn, Cd, Tl, and Se. A lead-free solder alloy containing at least one of Au, Ti, Si, Al, and Mg can be used. Among these, an Sn—Ag—Cu-based lead-free solder alloy containing 90% by mass or more of Sn is preferably used.
なお前記合金粉末の平均粒子径は1μm以上40μm以下であることが好ましく、5μm以上35μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 The average particle size of the alloy powder is preferably 1 μm or more and 40 μm or less, more preferably 5 μm or more and 35 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 30 μm or less.
なお、本実施形態のフラックス組成物は、ソルダペーストとして以外にも、例えばフロー方法、リフロー方法、ソルダボール実装方法等種々のはんだ付け方法に用いることができる。
そして本実施形態のフラックス組成物及びソルダペーストを用いて形成されたフラックス残さは良好な絶縁特性を有するため、基板におけるイオンマイグレーションや配線間の絶縁不良を抑制すると共に、はんだ付け時においてもはんだ合金の良好なぬれ性を確保でき、更にステンシルライフ、印刷性及びはんだ接合部のボイド抑制といったソルダペーストにおける良好なリフロー特性も確保することができる。
よってこのようなフラックス残さを有する電子回路基板は、車載用電子回路基板といった高い信頼性の求められる電子回路基板にも好適に用いることができる。
In addition to the solder paste, the flux composition of the present embodiment can be used for various soldering methods such as a flow method, a reflow method, and a solder ball mounting method.
And since the flux residue formed using the flux composition and the solder paste of the present embodiment has good insulating properties, it suppresses ion migration in the substrate and insulation failure between wirings, and also at the time of soldering, a solder alloy In addition, good reflow characteristics in solder paste such as stencil life, printability, and suppression of voids in solder joints can be secured.
Therefore, an electronic circuit board having such a flux residue can be suitably used for an electronic circuit board that is required to have high reliability, such as an in-vehicle electronic circuit board.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.
アクリル樹脂の合成
メタクリル酸10質量%、2−エチルヘキシルメタクリレート51質量%、ラウリルアクリレート39質量%を混合した溶液を作製した。
その後、撹拌機、還流管及び窒素導入管とを備えた500mlの4つ口フラスコにジエチルヘキシルグリコール200gを仕込み、これを110℃に加熱した。次いで前記溶液300gにアゾ系ラジカル開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(製品名:V−601、和光純薬(株)製)を0.2質量%から5質量%を加えてこれを溶解させた。
この溶液を前記4つ口フラスコに1.5時間かけて滴下し、当該4つ口フラスコ内にある成分を110℃で1時間撹拌した後に反応を終了させ、合成樹脂を得た。なお、合成樹脂の重量平均分子量は7,800Mw、酸価は40mgKOH/g、ガラス転移温度は−47℃であった。
Synthesis of acrylic resin A solution in which 10% by mass of methacrylic acid, 51% by mass of 2-ethylhexyl methacrylate, and 39% by mass of lauryl acrylate were mixed was prepared.
Thereafter, 200 g of diethylhexyl glycol was charged into a 500 ml four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux tube and a nitrogen introduction tube, and heated to 110 ° C. Next, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (product name: V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an azo radical initiator was added to 300 g of the solution from 0.2% by mass to 5%. Mass% was added to dissolve it.
This solution was added dropwise to the four-necked flask over 1.5 hours, and the components in the four-necked flask were stirred at 110 ° C. for 1 hour, and then the reaction was terminated to obtain a synthetic resin. The weight average molecular weight of the synthetic resin was 7,800 Mw, the acid value was 40 mgKOH / g, and the glass transition temperature was −47 ° C.
フラックス組成物の作製
表1に記載の各成分を混練し、フラックス組成物を得た。なお、特に記載のない限り、表1に記載の配合量の単位は質量%である。
Preparation of Flux Composition Each component shown in Table 1 was kneaded to obtain a flux composition. In addition, unless otherwise indicated, the unit of the blending amount shown in Table 1 is mass%.
※2 BASFジャパン(株)製 ヒンダードフェノール系酸化防止剤
※3 東亜合成(株)製 Zr・Mg・Al系無機フィラー
ソルダペーストの作製
前記各フラックス組成物を11質量%と、以下の各鉛フリーはんだ合金の粉末(粉末粒径20μmから38μm)89質量%とを混合し、実施例1から実施例4及び比較例1から6に係る各ソルダペーストを作製した
実施例1から実施例4及び比較例1から比較例4及び比較例6:Sn−3Ag−0.5Cu鉛フリーはんだ合金
比較例5:Sn−3Ag−0.5Cu−0.2In鉛フリーはんだ合金
Production of Solder Paste 11% by mass of each of the flux compositions and 89% by mass of the following lead-free solder alloy powders (powder particle size of 20 μm to 38 μm) were mixed, and Examples 1 to 4 and Comparative Examples were mixed. Example 1 to Example 4 and Comparative Example 1 to Comparative Example 4 and Comparative Example 6: Sn-3Ag-0.5Cu Lead-Free Solder Alloy Comparative Example 5: Sn-3Ag- 0.5Cu-0.2In lead-free solder alloy
(1)絶縁抵抗試験
JIS規格Z3284に準拠し、JIS2型くし型電極基板(導体幅:0.318mm、導体間隔:0.318mm、大きさ:30mm×30mm)上にメタルマスク(くし型電極パターンに合わせて、スリット状に加工したもの。厚み100μm)を用いて各ソルダペーストを印刷した。
その後、リフロー炉(製品名:TNP40−577PH、(株)タムラ製作所製)を用いて前記各基板を加熱して各試験基板を得た。この際のリフロー条件は、プリヒートが170℃から180℃で75秒間、ピーク温度を230℃、220℃以上の時間が30秒間、ピーク温度から200℃までの冷却速度を3℃から8℃/秒とし、酸素濃度は1500±500ppmに設定した。
次いで各試験基板を温度85℃、相対湿度95%に設定した恒温恒湿試験機(製品名:小型環境試験機SH−641、エスペック(株)製)に投入し、当該恒温恒湿試験機内の温湿度が設定値に到達した時点から2時間後の絶縁抵抗値を初期絶縁抵抗値として測定した。
そして、初期絶縁抵抗値計測から所定時間経過後(100時間後、200時間後、300時間後、400時間後及び500時間後)に絶縁抵抗値の測定を行い、初期絶縁抵抗値、及び所定時間経過後の絶縁抵抗値のうちの最小値(最低絶縁抵抗値)について、以下の基準に従って評価した。その結果を表2に表す。
なお所定時間経過後の絶縁抵抗値は、上記恒温恒湿試験機内測定電圧を100Vとし、測定秒数60秒後の絶縁抵抗値を測定した。
○:絶縁抵抗値が1.0×109Ω以上
△:絶縁抵抗値が1.0×108Ω以上1.0×109Ω未満
×:絶縁抵抗値が1.0×108Ω未満
(1) Insulation resistance test In accordance with JIS standard Z3284, a metal mask (comb electrode pattern) on a JIS2 type comb electrode substrate (conductor width: 0.318 mm, conductor interval: 0.318 mm, size: 30 mm × 30 mm) Each solder paste was printed using a slit processed to a thickness of 100 μm.
Then, each said board | substrate was obtained by heating each said board | substrate using the reflow furnace (Product name: TNP40-577PH, Tamura Seisakusho Co., Ltd. product). The reflow conditions at this time were: preheating at 170 ° C. to 180 ° C. for 75 seconds, peak temperature of 230 ° C., time of 220 ° C. or higher for 30 seconds, and cooling rate from peak temperature to 200 ° C. at 3 ° C. to 8 ° C./second. And the oxygen concentration was set to 1500 ± 500 ppm.
Next, each test substrate was put into a constant temperature and humidity tester (product name: small environmental tester SH-641, manufactured by Espec Co., Ltd.) set at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 95%. The insulation resistance value 2 hours after the temperature and humidity reached the set value was measured as the initial insulation resistance value.
Then, the insulation resistance value is measured after a predetermined time has elapsed from the initial insulation resistance value measurement (after 100 hours, 200 hours, 300 hours, 400 hours and 500 hours), and the initial insulation resistance value and the predetermined time The minimum value (minimum insulation resistance value) of the insulation resistance values after the lapse was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
The insulation resistance value after a lapse of a predetermined time was measured by measuring the insulation resistance value 60 seconds after the measurement temperature in the constant temperature and humidity tester was 100 V.
○: Insulation resistance value is 1.0 × 10 9 Ω or more △: Insulation resistance value is 1.0 × 10 8 Ω or more and less than 1.0 × 10 9 Ω ×: Insulation resistance value is less than 1.0 × 10 8 Ω
(2)ボイド試験
3.2mm×1.6mmのサイズのチップ部品と、当該サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記チップ部品を接続する電極とを備えたガラスエポキシ基板(t=1.6mm)と、同パターンを有する厚さ150μmのメタルマスクを用意した。
前記ガラスエポキシ基板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペーストを印刷し、それぞれに前記チップ部品20個を搭載した。
その後、リフロー炉(製品名:TNP40−577PH、(株)タムラ製作所製)を用いて前記各ガラスエポキシ基板を加熱してそれぞれに前記ガラスエポキシ基板と前記チップ部品とを電気的に接合するはんだ接合部を形成し、前記チップ部品を実装した各試験基板を作製した。この際のリフロー条件は、プリヒートが170℃から190℃で110秒間、ピーク温度を245℃、200℃以上の時間が65秒間、220℃以上の時間が45秒間、ピーク温度から200℃までの冷却速度を3℃から8℃/秒とし、酸素濃度は1500±500ppmに設定した。
次いで各試験基板の表面状態をX線透過装置(製品名:SMX−160E、(株)島津製作所製)で観察し、各はんだ接合部におけるチップ部品の電極下の領域(図1の(a)で示す領域)及びフィレットが形成されている領域(図1の(b)で占めす領域)におけるボイドの面積率(総ボイド面積/ランド面積×100)を算出し、以下のように評価した。その結果を表2に表す。
○:ボイド面積率が10%以下
△:ボイド面積率が10%超15%未満
×:ボイド面積率が15%以上
(2) Void test A glass epoxy substrate (t = 3 mm) having a chip component having a size of 3.2 mm × 1.6 mm, a solder resist having a pattern capable of mounting the chip component of the size, and an electrode connecting the chip component. 1.6 mm) and a 150 μm thick metal mask having the same pattern was prepared.
Each solder paste was printed on the glass epoxy substrate using the metal mask, and 20 chip components were mounted on each solder paste.
Thereafter, the glass epoxy substrate is heated using a reflow furnace (product name: TNP40-577PH, manufactured by Tamura Corporation) to electrically bond the glass epoxy substrate and the chip component to each other. Each test substrate on which the chip component was mounted was formed. In this case, the reflow conditions are as follows: preheat is 170 ° C. to 190 ° C. for 110 seconds, peak temperature is 245 ° C., time of 200 ° C. or higher is 65 seconds, time of 220 ° C. or higher is 45 seconds, and cooling from peak temperature to 200 ° C. The rate was 3 ° C. to 8 ° C./second, and the oxygen concentration was set to 1500 ± 500 ppm.
Next, the surface state of each test substrate was observed with an X-ray transmission device (product name: SMX-160E, manufactured by Shimadzu Corporation), and the area under the electrode of the chip component at each solder joint (FIG. 1A). Area) and a void area ratio (total void area / land area × 100) in the area where the fillet is formed (area occupied by (b) in FIG. 1) were calculated and evaluated as follows. The results are shown in Table 2.
○: Void area ratio is 10% or less △: Void area ratio is more than 10% and less than 15% ×: Void area ratio is 15% or more
(3)はんだボール試験
2.0mm×1.2mmのサイズのチップ部品を20個使用する以外は上記(2)ボイド試験と同様の条件にて各試験基板を作製した。
次いで各試験基板の表面状態をX線透過装置(製品名:SMX−160E、(株)島津製作所製)で観察し、その周辺にはんだボールが発生しているチップ部品数を算出し、以下のように評価した。その結果を表2に表す。
○:5未満
△:5以上10以下
×:11以上
(3) Solder ball test Each test substrate was prepared under the same conditions as in the above (2) void test except that 20 chip parts having a size of 2.0 mm × 1.2 mm were used.
Next, the surface state of each test substrate was observed with an X-ray transmission device (product name: SMX-160E, manufactured by Shimadzu Corporation), and the number of chip components in which solder balls were generated around the periphery was calculated. It was evaluated as follows. The results are shown in Table 2.
○: Less than 5 Δ: 5 or more and 10 or less ×: 11 or more
以上に示す通り、上記実施例はフラックス組成物に所定量のインジウム錯体(E)を含んでいることから、活性剤としてハロゲンを有する化合物を配合しているにも関わらず、形成されるフラックス残さにおいて当該インジウム錯体(E)がイオン性物質を捕捉するため、いずれも良好な絶縁特性及びはんだボール抑制効果を発揮し得ると共に、ボイド抑制効果をも発揮し得ることが分かる。一方で、インジウム錯体(E)を1質量%超配合した比較例6においては、良好な絶縁特性及びはんだボール抑制効果を発揮し得るものの、形成したはんだ接合部においてボイドが発生し易いことが分かる。
なお表2に示す通り、Inを添加した鉛フリーはんだ合金を使用した比較例5においては、はんだボール抑制効果は十分ではなく、インジウム錯体(E)をフラックス組成物に配合することにより、このような効果をも発揮し得ることが分かる。
As described above, since the above example contains a predetermined amount of indium complex (E) in the flux composition, the flux residue formed despite the incorporation of a halogen-containing compound as an activator. It can be seen that since the indium complex (E) captures the ionic substance, both can exhibit good insulating properties and a solder ball suppressing effect, and can also exhibit a void suppressing effect. On the other hand, in Comparative Example 6 in which the indium complex (E) is blended in an amount of more than 1% by mass, it can be seen that good insulation characteristics and a solder ball suppressing effect can be exhibited, but voids are easily generated in the formed solder joint. .
In addition, as shown in Table 2, in Comparative Example 5 using the lead-free solder alloy with In added, the solder ball suppressing effect is not sufficient, and by adding the indium complex (E) to the flux composition, It can be seen that the effect can be exhibited.
以上、本発明のフラックス組成物及びソルダペーストは、車載用電子回路基板といった高い信頼性の求められる電子回路基板にも好適に用いることができる。更にこのような電子回路基板は、より一層高い信頼性が要求される電子制御装置に好適に使用することができる。
As mentioned above, the flux composition and solder paste of this invention can be used suitably also for the electronic circuit board | substrate with which high reliability is calculated | required, such as a vehicle-mounted electronic circuit board | substrate. Furthermore, such an electronic circuit board can be suitably used for an electronic control device that requires higher reliability.
Claims (4)
前記有機化合物はアセチルアセトン等のβ―ジカルボニル化合物類;エチレンジアミン、ピリジン、ポルフィリン等のアミン類;イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン二酢酸、エチレンジアミン二プロピオン酸、エチレンジアミン二酢酸、ジアミノプロパノール四酢酸、ヘキサメチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ジアミノプロパン四酢酸、ニトリロ三プロピオン酸、エチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸等のアミノカルボン酸類;ニトリロトリスメチレンホスホン酸等のホスホン酸類;ステアリン酸、パルミチン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、2−エチルヘキサン酸等の飽和脂肪族カルボン酸類;オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪族カルボン酸類;安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸類の少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフラックス組成物。 The indium complex (E) is a complex compound produced as a salt using an organic compound that becomes a ligand for indium ions,
The organic compounds are β-dicarbonyl compounds such as acetylacetone; amines such as ethylenediamine, pyridine and porphyrin; iminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, 1,2- Diaminocyclohexanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, N, N-bis (2-hydroxybenzyl) ethylenediaminediacetic acid, ethylenediaminedipropionic acid, ethylenediaminediacetic acid, diaminopropanoltetraacetic acid, hexamethylenediaminetetraacetic acid, hydroxyethyliminodi Aminocarboxylic acids such as acetic acid, diaminopropanetetraacetic acid, nitrilotripropionic acid, ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid; phosphones such as nitrilotrismethylenephosphonic acid Stearic acid, palmitic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, margaric acid, 2-ethylhexanoic acid, etc. 3. A saturated aliphatic carboxylic acid such as oleic acid and linoleic acid; and at least one aromatic carboxylic acid such as benzoic acid and phthalic acid. 2. The flux composition described in 1.
A solder paste comprising the flux composition according to any one of claims 1 to 3 and a lead-free solder alloy.
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